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Sommaire 1 Composants de base d'un aéronef 1.1 Cellule 1.2 Emport 1.3 Propulseur 1.4 Commandes de vol 1.5 Servitudes de bord 1.6 Avionique 1.7 Interface homme-machine (IHM) 2 Architecture type d'un aéronef 2.1 Avion de transport de passagers long-courrier 2.2 Avion de transport de fret 2.3 Avion de transport régional 2.4 Avion militaire d'interception/chasse/bombardement stratégique/reconnaissance 2.5 Avion d'affaire 2.6 Avion de tourisme

[modifier] Composants de base d'un aéronef

[modifier] Cellule

La cellule est constituée du fuselage, de la voilure, de l'empennage horizontal et vertical et du train d'atterrissage. On obtient alors un planeur.

La forme de la cellule, en dehors des considérations aérodynamiques, est déterminée par la fonction de l'appareil : ce sont les emports. Mais ces emports ne détermine pas les caractéristiques de la cellule mais plutôt une idée générale. Par exemple un avion de chasse aura une cellule adaptée au combat mais peut se présenter sous plusieurs formes. La forme de la section du fuselage peut varier : celle du mirage F1 est ovale. La forme est ainsi définie par les couples.

Il existe deus sortes de couples : les couples forts qui sont placés dans des zones à contraintes fortes et des couples qui assurent la forment du fuselage. La plupart des fuselages sont semi monocoque (faits en plusieurs tronçons). Globalement l'anatomie d'un fuselage se résume à des longerons (sortes de poutres) et de couples. Le maître couple étant celui du plus fort diamètre

Aujourd'hui la structure des fuselages est à revêtement travaillant, ce qui permet au fuselage de mieux encaisser les efforts. Ce raidissement est fait par des lisses qui sont elles fixées sur les couples. Les ouvertures telles que les hublots, les portes nécessitent tout de même des renforts. Le rôle d'une telle structure est d'encaisser les efforts dûs à la préssurisation, assurer la forme du fuselage, sa rigidité et les contraintes inéluctables (flexion, torsion), que se soit en configuration de vol ou au sol.

[modifier] Emport

Les emports sont les éléments que l'aéronef emporte et qui sont nécessaires à l'accomplissement de sa mission. La plupart des emports sont contenus dans le fuselage ; c'est le cas des avions de transport de passager ou de fret. Les emports des aéronefs militaires sont constitués par des armes qui sont souvent accrochées sous le fuselage ou sous la voilure. La cellule peut aussi être adaptée à certaines missions très particulières : le fuselage d'un avion de lutte contre l'incendie est constitué d'un réservoir d'eau.

[modifier] Propulseur

Le groupe motopropulseur est formé de un ou plusieurs moteurs entraînant chacun une hélice de traction voire de propulsion, ou d'un ou plusieurs réacteurs fournissant une poussée.

[modifier] Commandes de vol

Les commandes de vol sont les éléments actionnés par le pilote (humain ou automatique) permettant de manœuvrer les gouvernes qui sont généralement situées sur la voilure et les empennages et qui permettent le pilotage de l'appareil.

[modifier] Servitudes de bord

Ensemble des systèmes qui fournissent ou transmettent l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'aéronef ainsi que la vie à bord :

• circuit carburant pour l'alimentation des moteurs
• circuit électrique pour l'alimentation de l'avionique et des commandes de vol
• circuit hydraulique pour le fonctionnement des commandes de vol et du train d'atterrissage
• circuit d'air conditionné pour la pressurisation du fuselage et le confort des passagers

[modifier] Avionique

Ensemble des systèmes qui permettent la navigation, le pilotage et le contrôle du vol, les communications et la connaissance de l'environnement du vol :

• centrale de navigation à inertie, GPS, etc.

Pour les renseignements sur la postition de l'avion ainsi qu'à son déplacement, il faut pouvoir enregistrer les données, les "capter". C'est le rôle des capteurs et des sondes :

• les tubes pitot et les prises statiques
• sondes d'incidence
• sonde de température

Les statiques et les pitots sont réserver aux instrument anémobarométriques :

• altimètres (statique)
• anémomètres (statique et pitot)
• variomètre (statique et pitot)

D'autres instruments sont quand à eux renseigner par des gyroscopes ou le champ magnétique terrestre :

• horizon artificielle (gyro)
• compas secours (CMT)

De nos jours et de plus en plus on tend à remplacer ces équipement par des tubes cathodiques sur lesquels apparaissent toutes ces données : ce sont les EHSI et les EADI

[modifier] Interface homme-machine (IHM)

Les commandes de vol et l'avionique sont gérées à partir du poste de pilotage, dans lequel se trouve l'équipage, au travers de panneaux d'instruments et d'actionneurs qui constituent l'interface homme-machine.

Dans les aéronefs anciens et dans les avions légers actuels, l'IHM est directement liée à la commande vol ou à l'avionique, elle peut éventuellement en faire partie. Dans les aéronefs les plus récents, l'IHM tend à prendre la forme d'un écran d'ordinateur et d'un mini-manche qui commandent et contrôlent à distance.

[modifier] Architecture type d'un aéronef

Il n'y a pas de solution unique pour dessiner un aéronef. Dans tous les cas le concepteur recherche un compromis entre les contraintes et les performances. Certaines solutions sont éprouvées et, pour un type de mission donné, les appareils produits ont un « air de famille ». Ceci n'empêche pas les tentatives de solutions originales.

En dehors des contraintes strictement liées à l'aéronef (capacité à remplir la mission, lois de l'aérodynamique, technologie de construction) les contraintes les plus courantes sont de nature économique (coût de production ou coût d'exploitation), respect des contraintes d'infrastructure (longueur des pistes, pression sur la piste, rayon de virage au sol, taille des bâtiments d'accueil, etc.) <div style="clear:both;" />

[modifier] Avion de transport de passagers long-courrier

Un avion de transport de passagers long-courrier peut parcourir des distances de plusieurs milliers de kilomètres (jusqu'à 12000 en 2005) en emportant entre 200 et 400 passagers.

Caractéristiques générales de ce type d'avion :

• fuselage de section cylindrique pour résister à la pressurisation en altitude. Diamètre permettant de placer quatre sièges de front et une allée centrale dans les premiers quadrimoteurs à pistons des années 50, puis six sièges de front dans les quadriréacteurs des années 60. Les Jumbo jets apparus ensuite permettaient d'avoir huit, neuf et même dix sièges de front avec deux allées. La longueur du fuselage étant limitée par les dimensions des infrastructures au sol, l'Airbus A380 en fin de développement est doté de deux cabines cylindriques superposées (fuselage bi-lobes).

• voilure basse car le longeron principal de l'aile doit passer sous le plancher passagers. Cette disposition a l'inconvénient de couper la soute en deux parties ce qui nécessite d'avoir une porte de chargement du fret à l'avant et à l'arrière.

• groupe motopropulseur constitué de quatre moteurs à pistons dans les années 50, puis de quatre réacteurs. La fiabilité et la puissance des moteurs sont devenues telles qu'on accepte maintenant de n'avoir que deux réacteurs. Le principe de base restant la possibilité de poursuivre le décollage même en cas de panne d'un moteur après le dépassement de la vitesse au-dessus de laquelle on ne peut plus l'interrompre sans « casse » et de poursuivre la croisière avec la moitié des moteurs en panne. Les moteurs sont disposés sous l'aile (meilleure accessibilité) ou en nacelle à l'arrière du fuselage (diminution du bruit perçu par les passagers, meilleure aérodynamique de la voilure).

• train d'atterrissage composé d'un train avant à deux roues, qui ne supporte pratiquement pas la masse de l'appareil et sert surtout à diriger l'avion au sol, et de 2 ou 4 bogies de 4 ou 8 roues. Le nombre de roues est imposé par la résistance des pistes d'atterrissage à l'impact (répartition de la masse de l'appareil sur une surface donnée, la surface dimensionnante pour les avions gros porteurs étant la piste de l'aéroport JFK à New York qui est construite sur pilotis). Les avions équipés de moteurs à hélices avaient des jambes de train très longues pour dégager le cercle de rotation des hélices et qui se repliaient derrière le moteur. Sur les avions équipés de réacteurs, les trains extérieurs (situés sous les ailes) se replient dans les ailes avec une mécanique parfois compliquée (il faut même replier puis faire pivoter l'ensemble sur les avions de combat) ; les bogies intérieurs (situés sous le fuselage) se replient dans le fuselage ou dans des nacelles, la mécanique est plus simple (repliage simple).

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[modifier] Avion de transport de fret

Caractéristiques générales de ce type d'avions :

• les avions de transport de fret utilisés par l'industrie civile sont en général des avions de transport de passagers modifiés. Le plancher est renforcé et une porte de chargement est ajoutée sur le côté. Le fret est généralement transporté sous forme de palettes et nécessite d'importants moyens de levage pour être amené dans la soute ou sur le plancher. Ils ne se distinguent d'un avion de transport de passagers que par la dimension des portes de chargement et éventuellement l'occultation des hublots. Certains appareils sont mixtes avec une cabine passagers et une cabine fret au-dessus du plancher.

• le Beluga Airbus A300-600ST d’Airbus représente un cas extrême de modification d'un avion civil. À partir de la cellule d'un A300 le diamètre du fuselage a été agrandi pour pouvoir y loger des tronçons de fuselage d'autres appareils ou d'autres éléments de dimensions hors normes comme les demi-voilures ou la dérive. Cet avion sert à transporter ces tronçons entre les usines de fabrication et l'usine d'assemblage final.

• les avions militaires de transport de fret (type Airbus A400M) ont un diamètre et une longueur de fuselage permettant d'accueillir certains éléments des forces de projection (par exemple : 2 chars). Ils sont munis d'une rampe de chargement à l'arrière et parfois d'un nez ouvrant ou basculant pour disposer une seconde rampe de chargement avant. Cette disposition permet le chargement sans moyen de levage, par simple roulement, et éventuellement le déchargement sans faire de marche arrière.

• le fuselage est doté d'une section rectangulaire arrondie imposée par la nature des engins transportés. Le galbe est ensuite ajouté pour mieux résister à la différence de pression.

• la voilure est en position haute pour que le longeron principal ne coupe pas la soute et pour permettre au plancher d'être aussi bas que possible. Elle est dotée de dispositifs hypersustentateurs, becs et volets sur toute la longueur de la voilure, pour permettre une vitesse faible à l'atterrissage et l'utilisation de petits terrains aux pistes courtes.

• les empennages sont placés très haut de manière à dégager la rampe de chargement arrière et à dégager l'arrière de l'appareil car ceux-ci sont aussi utilisés pour le parachutage d'hommes ou de matériels.

• le groupe motopropulseur est situé sous la voilure pour une meilleure accessibilité. Les turbopropulseurs sont souvent préférés aux réacteurs car leurs performances d'atterrissage-décollage sont meilleures et que la vitesse de croisière n'est pas un élément primordial.

• le train se replie dans des nacelles accolées au fuselage. Cette disposition permet un train très court et un plancher aussi bas que possible pour faciliter le chargement. Les amortisseurs sont souvent dégonflables afin d'abaisser encore le plancher lorsque l'avion est en cours de chargement.

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[modifier] Avion de transport régional

Un avion de transport régional est un très court/court courrier qui transporte quelques dizaines de passagers entre un aéroport local et un aéroport international.

Caractéristiques générales de ce type d'avions :

• fuselage de section cylindrique permettant d'installer quatre ou six sièges de front avec une allée centrale.
• voilure haute : le plancher de la cabine est près du sol ce qui dispense de l'utilisation de passerelles d'accès et d'engins de levage pour les bagages. La voilure est équipée de dispositifs hypersustentateurs, becs et volets sur toute la longueur, pour permettre une vitesse faible à l'atterrissage et l'utilisation de petits terrains. Certains appareils utilisent des dispositifs particuliers telles que l'aile soufflée pour leur donner des caractéristiques d'ADAC (avions à décollage et atterrissage courts) leur permettant d'utiliser les petits aéroports situés près des centre-villes.

• groupe motopropulseur constitué de deux ou quatre turbopropulseurs dont le rendement et les performances sont plus adaptés aux vols courts. Certains appareils sont toutefois équipés de réacteurs car les passagers considèrent l'hélice comme un moyen obsolète.

• train d'atterrissage en nacelle sur le côté du fuselage, permet une mécanique de repliement simple.

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[modifier] Avion militaire d'interception/chasse/bombardement stratégique/reconnaissance

La variété des missions des avions militaires (interception, reconnaissance, appui-sol, et.) impose certaines caractéristiques. Ces avions sont souvent multirôles, c'est-à-dire que l'adaptation à la mission se fait par le changement des emports.

Caractéristiques communes :

En plus des caractéristiques aérodynamiques et de la capacité à remplir une mission donnée l'avion militaire, contrairement à l'avion civil, doit être difficilement détectable (réduction de la signature électromagnétique et infrarouge). Les solutions utilisées que ce soit au niveau des matériaux utilisés comme au niveau de l'architecture sont parfois très différentes de celle d'un avion civil.

• Fuselage : réduit à l'habitacle du pilote, une case à avionique, des réservoirs de carburant et des propulseurs placés à l'arrière du fuselage.

• Voilure : les avions militaires sont les seuls à utiliser une aile delta ou une aile à géométrie variable.

• Groupe motopropulseur : dans le fuselage

• Train d'atterrissage : repliable dans les ailes ou dans le fuselage.

• L'une des caractéristiques fondamentales est la manœuvrabilité. La plupart des aéronefs sont dessinés pour être stables, c'est à dire retrouver rapidement une position d'équilibre en cas de perturbation. La stabilité assure le confort du pilotage mais s'oppose à la manœuvrabilité, modification rapide de l'attitude et de la trajectoire de l'aéronef. Sur le plan de l'architecture elle se traduit par la réduction, voir la suppression des empennages stabilisateurs ou par l'utilisation d'un dièdre négatif pour la voilure.

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[modifier] Avion d'affaire

Un avion d'affaire permet de transporter quelques passagers, de l'ordre d'une dizaine ou moins. Les conditions de confort sont parfois luxueuses.

Un avion d'affaire peut être vu :

• comme un avion de transport de passager miniature. L'architecture est alors identique. Le diamètre du fuselage ne permet que de placer deux sièges de front et il n'y a pas de soute. L'aile basse oblige à disposer les réacteurs en nacelle à l'arrière du fuselage.
• comme un avion de tourisme de catégorie supérieure. L'architecture est identique sauf le recours à deux moteurs afin de satisfaire aux exigences du vol tout temps.

[modifier] Avion de tourisme

Cette catégorie recouvre les avions monomoteurs mono ou bi-places permettant d'accueillir éventuellement deux passagers.

Ils sont utilisés pour le tourisme aérien et ne sont donc pas équipés pour voler par mauvais temps. Les écoles de pilotage ont souvent recours à ce type d'appareil pour les débutants.

Caractéristiques générales de ce type d'appareil :

• le fuselage est de section rectangulaire car ce type d'avion ne nécessite pas de pressurisation.
• le groupe motopropulseur est constitué d'un moteur à piston entraînant une hélice. Dans la très grande majorité des cas il est situé à l'avant du fuselage.
• le train d'atterrissage peut être fixe afin de diminuer les coûts au détriment des performances aérodynamiques. Les modèles les plus simples utilisent le train « classique », train principal à l'avant et roulette de queue. Les modèles plus performants utilisent un train tricycle, roulette de nez et train principal.